四轮转向的模型预测控制研究

为了提高汽车转向时的操纵稳定性,在Matlab/Simulink建立一种模型预测仿真模型,通过控制质心侧偏角与横摆角速度的权重分配,实现不同车速工况下的转向性能要求。仿真结果表明:与横摆角速度反馈相比,采用模型预测控制的四轮转向系统在低速情况下能很好地跟踪理想横摆角速度,贴合前轮转向的驾驶习惯;在高速情况下质心侧偏角响应迅速且达到理想质心侧偏角,提高高速时的操纵稳定性。     

侧向风干扰下的汽车主动前轮转向最优控制

侧向风对汽车行驶操纵稳定性有重要影响.通过分析侧向风干扰下车辆稳定性,提出基于主动前轮转向(active front wheel steering,AFS)的控制策略.AFS控制器采用线性二次型最优控制算法,以实现横摆角速度和质心侧偏角目标值跟踪.为了评价控制算法,基于MATLAB/Simulink和CarSim协同仿真环境建立整车动力学模型、单点预瞄驾驶员模型、控制器模型、道路和侧向风模型.仿真结果表明,AFS可有效提高车辆在侧向风干扰下的操纵稳定性,且控制算法对车速和路面附着系数具有良好的鲁棒性.     

四轮转向汽车后轮转角控制因子控制效果研究

采用汽车的“自行车”模型,建立了四轮转向汽车的数学模型,在MATLAB／Simulink环境下搭建仿真模型,对四轮转向汽车的前轮转角输入控制因子和横摆角速度反馈输入控制因子对汽车操纵稳定性的影响进行了仿真分析．研究表明,两控制因子均能显著降低汽车质心侧偏角和侧向加速度,提高车辆操纵稳定性,但同时又降低了车辆的横摆角速度,降低了驾驶员的转向感觉;横摆角速度反馈输入控制因子对汽车质心侧偏角的影响还表现出了二重性,在四轮转向设计阶段应根据具体情况合理选取两控制因子．     

基于三步法的汽车主动四轮转向控制

为了提高线控主动四轮转向汽车的主动安全性、操纵稳定性,将三步法控制策略应用于线控主动四轮转向车辆控制问题中,以跟踪参考模型输出为控制目标设计了三步法控制器。该控制器由类稳态控制、考虑参考变化的前馈控制和状态相关的误差反馈控制3部分构成。通过对线控主动四轮转向汽车的前、后轮转角进行控制,保证实际的车辆质心侧偏角和横摆角速度对理想的质心侧偏角和横摆角速度的状态跟踪。采用非线性八自由度汽车模型对控制器的有效性进行验证。仿真结果表明:所设计的控制器能够跟踪上理想模型输出值,提高了线控主动四轮转向汽车的操纵稳定性。     

汽车稳定性控制中横摆力矩决策的LQR方法

综合跟随理想横摆角速度的方法和抑制汽车质心侧偏角的汽车稳定性控制方法,提出了一种新的最优控制方法。以线性二自由度车辆操纵特性模型为控制目标,基于汽车横摆力矩与车辆状态偏差之间的动力学关系建立了控制系统模型。采用线性二次型调节器(LQR)方法进行了汽车横摆力矩的决策,实现了汽车稳定性控制。在硬件与驾驶员在环仿真试验台上的试验验证了LQR方法的控制性能。     

可实现车辆稳定性控制的滑模变结构策略

针对横摆角速度及质心侧偏角在车辆稳定控制中的重要作用,提出一种分层结构,在上层系统采用滑模变结构策略对汽车稳定性进行操纵。参考二自由度车辆模型计算控制变量名义值,针对横摆角速度及质心侧偏角偏差和偏差导数,设计汽车稳定操纵系统,由控制参量决策出最优附加横摆力矩。利用李雅普诺夫判定方法判断所设计的闭环系统的稳定性。试验结果表明,本文设计的滑膜变结构控制器在紧急工况下能够明显改善车辆稳定性能,提高行车安全。     

基于模糊PI的汽车稳定性控制系统

运用Carsim（试用版）、Simulink开发工具进行汽车稳定性控制器设计,建立Carsim车辆动力学模型、理想二自由度模型,以横摆角速度和质心侧偏角作为反馈控制信号,设计基于模糊推理的PI控制器,通过联合仿真,验证所设计控制器的有效性。     

纯电动汽车横摆力矩滑模控制

建立了七自由度整车模型和非线性轮胎模型,通过线性二自由度车辆模型得到车辆质心侧偏角和横摆角速度的理想值。基于滑模变结构控制理论,以汽车质心侧偏角和横摆角速度为控制变量计算出车辆总的需求横摆力矩。采用二次规划法,根据总的需求力矩对车辆各个车轮进行转矩分配,实现车辆稳定性行驶。典型阶跃工况仿真验证了控制算法的有效性。     

乘用车稳定性自抗扰控制策略

为了提高汽车驾驶过程中的安全性能,研究传统乘用车的操纵稳定性控制策略,并采用分层控制结构设计稳定性控制系统.控制策略包含参考模型、UniTire轮胎模型、参数估计模块,控制量期望值计算模块、自抗扰控制(ADRC)部分及直接横摆力矩分配和滑移率控制模块.采用动力学计算的方法估计质心侧偏角,将估算得到的质心侧偏角和传感器采集得到的横摆角速度作为控制变量.当控制变量超过设定门限值时,采用ADRC计算横摆力矩.基于UniTire轮胎模型建立主动横摆力矩和车轮滑移率的关系确定目标滑移率,通过变参数PID实现滑移率控制.应用硬件在环仿真(HILS)平台分别进行单移线和双移线仿真实验,结果表明:所提出的稳定性控制策略能够提高车辆的操稳性能,使得控制变量能够紧密跟踪期望值.     

基于前馈加反馈控制4WS汽车的三自由度模型分析

建立了基于前馈加反馈控制的4WS汽车的三自由度模型,在Mallab环境下针对不同车速时的汽车横摆角速度、质心侧偏角以及车身侧倾角的瞬态响应进行了分析,并与无控制的FWS汽车的三自由度模型结果进行了比较。结果表明：4WS汽车在低速时的机动性和高速时的稳定性都优于FWS汽车。     

基于多级鲁棒PID控制的汽车稳定性控制策略

利用AMESim软件搭建了整车和液压制动系统模型。将基于H∞控制理论的PID控制算法应用于汽车稳定性控制的研究。根据车辆行驶状态的变化调整鲁棒PID控制器的参数,构建以横摆角速度和质心侧偏角为控制目标的汽车稳定性控制算法。进而利用PID控制算法得出制动轮缸压力,实现了整车的稳定性控制。利用Matlab/Simulink和AMESim建立联合仿真平台,对控制算法进行验证。结果表明,该控制算法具有很好的实时性和控制效果,能够满足车辆稳定性控制的要求。     

基于变权重系数的LQR车辆后轮主动转向控制研究

为提高4WS汽车LQR后轮主动转向控制器的性能与适用范围,分析不同路面附着条件下质心侧偏角、横摆角速度对汽车稳定性的影响,提出一种基于路面附着系数调整最优控制中半正定矩阵Q权重系数策略.利用模糊控制理论设计变权重系数调节器,实现最优控制参数的自适应调整.通过Matlab/Simulink软件进行闭环双移线仿真试验,结果表明,在不同附着路面上行驶时,所提出的变权重系数LQR后轮主动转向控制器能够改善车辆的稳定性与安全性,保证车辆按照驾驶员预期的理想轨迹行驶,顺利完成双移线试验;相比于LQR后轮主动转向控制器,与标准双移线轨迹之间的误差降低了28.25%.通过硬件在环试验验证了这一控制系统的可行性与实时性.     

四轮转向车辆操纵稳定性的最优控制策略研究

为提高四轮转向汽车的操纵稳定性,提出一种联合后轮转向和横摆力矩的最优控制方法.从7自由度四轮转向整车模型出发,建立车辆转向的线性化简化模型和理想模型,并基于二次型最优控制理论推导出前馈控制器和反馈控制器.仿真结果表明:在低速和高速行驶工况下,相比传统的前馈控制,基于最优设计的前馈控制器能改善车辆的行驶姿态,而实施前馈加反馈的最优控制方法可获得更优的理想模型跟踪控制性能,实现了零侧偏角控制目标,同时横摆角速度的控制误差也很小,使得汽车具有更好的行驶轨迹、速度保持能力和稳定状态,进一步提高了车辆的操纵稳定性.     

分布式驱动电动汽车转矩分配策略研究

针对分布式驱动电动汽车的稳定性控制问题,首先设计了基于卡尔曼滤波算法的质心侧偏角观测器以解决车辆质心侧偏角难以获取及准确性问题,其次针对车辆转矩分配策略提出了一种分层控制策略.上层控制器利用滑模变控制结构计算车辆维持稳定时所需主动横摆力矩大小,下层控制器利用主动横摆力矩结合整车动力学模型构建以最小轮胎负荷率为目标的约束矩阵,并采用粒子群算法进行转矩优化分配.在Matlab/Simulink仿真环境下进行仿真分析,搭建了七自由度整车模型、二自由度线性模型以及魔术轮胎模型,仿真结果表明车辆可以很好地跟随侧偏角、横摆角速度期望值,并具有较低的轮胎负荷率,证明了该控制策略的有效性.     

四轮转向汽车二次型最优控制策略研究

采用汽车的“自行车”模型,建立了四轮转向汽车的数学模型,基于二次型最优控制理论求得最优控制反馈增益,最后在MATLAB／Simulink环境下搭建仿真模型进行仿真,并与前轮转向汽车以及传统的前后轮转角成比例的四轮转向车辆进行对比分析．分析表明,基于最优控制的四轮转向车辆能够很快地将汽车的质心侧偏角降到基本为零,又能保证横摆角速度基本不变,提高汽车的行驶安全性和操纵稳定性,同时又保证了驾驶员原有的转向感觉,减轻了驾驶员的操纵难度和疲劳程度．     

基于Matlab的汽车横向稳定性模型

基于Matlab中的2种重要工具Simulink和神经网络,分别对汽车横向稳定性进行建模,并进行仿真分析．仿真结果和实验结果的对比表明,所建模型对汽车的横摆角速度以及汽车质心侧偏角具有比较高的仿真精度．比较了2种模型各自的特点．     

线控转向汽车横摆角速度增益优化设计

为了解决汽车线控转向系统(SBW)转向角传动比的设计问题,对SBW汽车横摆角速度增益值优化方法进行了研究。在建立整车动力学模型和驾驶员模型的基础上,从人-车闭环系统角度出发,采用汽车操纵稳定性综合评价体系中的轨迹跟踪误差评价指标、驾驶员操纵负担的评价指标、侧翻危险性评价指标和侧滑危险性评价指标并与遗传算法相结合,在典型车速下对汽车横摆角速度增益值进行了优化。试验结果表明,采用优化后横摆角速度增益值设计的SBW转向传动比可有效地提高汽车操纵性,减轻驾驶员负担。     

四轮转向车辆转向特性研究

为了准确研究四轮转向车辆转向特性,基于Matlab建立了三自由度4WS模型.以该模型为基础,以稳态质心侧偏角为零为控制目标,推导了三自由度4WS车辆的横摆角速度增益和转向特性的稳定性因素公式.并分析了质心位置、簧载质量、轮胎侧偏刚度、悬架侧倾角刚度等结构参数对四轮转向车辆转向特性的影响.仿真结果表明,质心位置、簧载质量、轮胎刚度以及前后悬架侧倾转向系数差的改变都会对4WS车辆的转向特性产生较大影响,其它车辆结构因素则几乎不会对4WS车辆的转向特性产生影响.     

基于信息融合技术的汽车状态估计算法

以信息融合技术为基础,根据状态估计理论,对汽车的纵向速度、横摆角速度和质心侧偏角进行了估计。仿真计算与场地实验结果对比表明,应用该方法可以有效地解决汽车纵向速度、横摆角过度和质心侧偏角的测量问题。     

驾驶员确定汽车预期轨迹的模糊决策模型

提出了一种驾驶员确定汽车预期轨迹的模糊决策模型。这一模型可以用来仿真驾驶员在操纵汽车的过程中 ,根据前方道路交通的可行区域 ,决策汽车未来期望走行轨迹的控制行为特性 ,并可描述驾驶安全程度、驾驶员体能极限等诸多指标。数字仿真结果表明 ,所提出的模型还可以描述驾驶员的最优预瞄加速度决策行为特性 ,并直接用于驾驶员 汽车 道路闭环系统的仿真。